【摘要】：目前,Derham G.J與Thomas A.G.、加藤道越、周福霖以及吳波等學(xué)者或?qū)W術(shù)團隊進行了隔震橡膠支座的耐火試驗,考察了支座火災(zāi)下溫度變化、燃燒、持荷以及火災(zāi)后力學(xué)性能、破壞等情況,試驗涉及支座類型和型號不一,且受火條件存差別較大,各試驗可比性小,而代價大、費用高,故支座耐火性能的數(shù)值模擬成為重要研究方向。但是,支座常用橡膠力學(xué)性能溫度相關(guān)性方面的試驗研究缺乏,支座耐火性能的數(shù)值模擬因缺少與溫度相關(guān)的橡膠本構(gòu)模型而相對落后。針對建筑隔震橡膠支座實際用天然橡膠(NR)與丁苯橡膠(SBR)材料開展了熱物理性能試驗研究。采用HotDisk熱常數(shù)分析試驗測定了材料高溫下的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率以及比熱；采用TGA熱重分析試驗測定了材料質(zhì)量百分率隨溫度變化曲線,比較了兩種膠料的熱穩(wěn)定性；考察了經(jīng)不同溫度加熱冷卻后橡膠的宏觀及微觀(SEM)形貌變化,為其高溫后力學(xué)性能的變化提供了表象學(xué)解釋。對SBR及NR橡膠進行了不同速率(500mm/min、50mm/min及20mm/min)的高溫后單軸拉伸試驗；對NR橡膠進行了高溫后剪切破壞試驗和循環(huán)剪切試驗；對NR橡膠進行了高溫后單軸壓縮試驗。考察了材料各項性能指標(biāo)(材料硬度、拉伸強度、扯斷伸長率、100%定伸強度、200%定伸強度、300%定伸強度、剪切強度、最大剪應(yīng)變、等效阻尼比、等效剛度等)與歷經(jīng)溫度的關(guān)系,所得各項試驗應(yīng)力-應(yīng)變曲線作為提出橡膠常溫及高溫后本構(gòu)模型的基本依據(jù)�；贜R橡膠常溫及高溫后各項力學(xué)性能試驗,利用ANSYS有限元軟件識別了各超彈性材料模型(Polynomial、Neo-Hookea、Ogden、Yeoh及HyperFoam)的材料常數(shù),對比了各模型擬合精度。采用上述材料模型(及常數(shù))建立了高溫后單軸拉伸及四板剪切的數(shù)值模型,將ANSYS分析得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗曲線對比,給出了適用于分析支座高溫后力學(xué)性能的橡膠超彈性本構(gòu)模型的材料參數(shù)取值�；贏NSYS建立了支座四面受火瞬態(tài)傳熱的數(shù)值模型,通過與吳波課題組GZP600支座試驗升溫曲線對比驗證了其有效性。對海達橡塑有限公司生產(chǎn)的LNR600支座受火1.Oh時的溫度場進行了模擬,將其溫度分布結(jié)果作為已知條件,引入NR橡膠高溫后本構(gòu)模型,建立了LNR600支座受火1.0h后剩余力學(xué)性能分析的數(shù)值模型,分析了支座受火前后豎向壓縮剛度和水平等效剛度的變化。結(jié)合支座火災(zāi)下溫度場分析及火災(zāi)后剩余力學(xué)性能分析的數(shù)值模擬,進行了支座耐火性能的參數(shù)化分析,分析了海達LNR系列天然橡膠支座豎向壓縮剛度及水平等效剛度變化與受火時間及支座有效直徑的關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU352.12;TU352.5

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本文編號：2574435